JPS5932279B2 - Operating device with weight compensation system - Google Patents

Operating device with weight compensation system

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JPS5932279B2
JPS5932279B2 JP54120925A JP12092579A JPS5932279B2 JP S5932279 B2 JPS5932279 B2 JP S5932279B2 JP 54120925 A JP54120925 A JP 54120925A JP 12092579 A JP12092579 A JP 12092579A JP S5932279 B2 JPS5932279 B2 JP S5932279B2
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operating device
support
lever
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KUKA Schweissanlagen und Roboter GmbH
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Publication of JPS5932279B2 publication Critical patent/JPS5932279B2/en
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自由端部にグリツパ又はその類似物を備えた
アームを有する操作装置であつて、該アームが第1及び
第2のリンク、1つの連結リンク及び1つのウエプリン
クより成る四節連鎖リンク系に配置されており、かつ旋
回可能な重量補償系に支持されており、この場合アーム
は四節連鎖リンク系の第1及び第2の2つのリンクの各
一端がヒンジ及びヒンジを介して連結されていて、上記
ヒンジ及びヒンジ間のアーム部分が四節連鎖リンク系の
連結リンクをなして訃り、かつ上記第1のリンクの他端
は操作装置のブラケツトに対して不動の支承部に旋回可
能に支承されており、上記の第2のリンクの他端は、ブ
ラケツトに対して不動の支承部を中心にして旋回可能な
ウエプリンクにヒンジを介して連結されておジ、上記ウ
エプリンクが重量補償系に作用接続している形式のもの
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The invention relates to an operating device having an arm with a gripper or the like at its free end, the arm having first and second links, one connecting link and one connecting link. The arm is arranged in a four-bar chain link system consisting of web links and supported by a pivotable weight compensation system, in which case the arms are arranged at one end of each of the first and second two links of the four-bar chain link system. The hinges are connected via hinges, and the hinges and the arm portion between the hinges form a connecting link of a four-bar chain link system, and the other end of the first link is connected to the bracket of the operating device. The other end of the second link is connected via a hinge to a web link that is pivotable about the fixed support with respect to the bracket. D. The above link is operatively connected to a weight compensation system.

ドイツ連邦共和国特許出願公開第2701151号明細
書によつて提案された上記の形式の操作装置は、例えば
組立、溶接、ボーリング、荷役、搬送、エナメル及ひラ
ツカ塗装作業等に使用される。グリツパを含む操作装置
の一般的な作業形式は、一方において四節連鎖リンク系
がグリツパの全体としての三座標軸による運動を可能に
すると共に、グリツパ自体が同様に三座標軸による運動
を行なうようにするものである。四節連鎖リンク系によ
る運動の三座標軸はこの場合基本軸と呼ばれ、グリツパ
の運動の三座標軸は手一軸と呼ばれる。これらの運動に
よれば、工作物又は工具をある特定の点から任意の場所
へ移し、かつこ\で任意の姿勢(位置状態)にすること
ができる。公知の操作装置(例えばフランス国特許第2
348020号明細書)では手一軸は平行四辺形一リン
クを介して動かされ、手一軸の運動のために大きな動力
が必要であり、この場合、三座標軸の旋回範囲にそのつ
ど応じて、要するにアームの構成にそのつど応じて、異
なつた、自重及び荷重からの力が生じ、これらの力は一
定不変のカウンタカの発生によつて支持される。
An operating device of the above type proposed by DE 27 01 151 A1 is used, for example, in assembly, welding, boring, material handling, transport, enameling and glazing operations, etc. The general working form of operating devices containing grippers is such that, on the one hand, a four-bar chain link system allows the gripper as a whole to move along three coordinate axes, and on the other hand, the gripper itself also performs a movement along three coordinate axes. It is something. The three coordinate axes of motion by the four-bar chain link system are called the fundamental axes in this case, and the three coordinate axes of motion of the gripper are called the hand axes. According to these movements, a workpiece or tool can be moved from a certain point to an arbitrary location and placed in an arbitrary posture (position state). Known operating devices (e.g. French Patent No. 2)
348020), one axis of the hand is moved via one link of a parallelogram, and a large amount of power is required for the movement of one axis of the hand.In this case, the rotation range of the three coordinate axes is Depending on the particular configuration, different forces from self-weight and loading arise, and these forces are supported by the constant development of a counter force.

ドイツ連邦共和国特許出願公開第2701151号明細
書による提案によれば、平行四辺形リンクの代りに長さ
の異なるリンクを有し従つてヒンジ点に訃けるリンク角
度の異なる四節連鎖が利用されており、これは著しく僅
かな動力しか必要としない。
According to a proposal from DE 27 01 151 A4, instead of parallelogram links, a four-bar chain with links of different lengths and thus with different link angles at the hinge point is used. This requires significantly less power.

この不規則的な四節連鎖の支持はしかし、重量補償が不
完全であるという結果を生じた。この重量補償は例えば
圧力媒体を負荷されるピストンよ如成り、該ピストンが
四節連鎖リンク系の外方又は内方への旋回範囲にそのつ
ど応じて、より大きな又はより小さなカウンタウエイト
を生ぜしめる。このピストンはグリツパの水平方向での
走入及び走出のさいには運動しない。従つて荷重の場所
が変化した場合支持力の変化は全く生じない。ピストン
に負荷される力はグリツパの上昇及び下降のさいにのみ
、それもピストンに負荷される圧力媒体の圧縮もしくは
膨張によつて、変化する。本発明の課題は、重量補償系
を改良し、荷重の場所のいかなる場化にも適合し、その
結果荷重モーメントと支持モーメントとがグリツパの場
所変化に拘らず互いは相対的に補償されるようにするこ
とにある。この課題は本発明によれば、はじめに述べた
形式の操作装置において、重量補償系が旋回可能に支承
された支持レバーを有しており、該支持レバーに第1及
び第2の2つの連結レバーの各一端が1つの共通のヒン
ジを介して連結されており、上記第1の連結レバーの他
端が、ウエプリンクに上記の第2のリンクが連結されて
いる上記のヒンジに、連結されていて上記の第2のリン
クを支持して}り、かつ上記の第2の連結レバーが上記
の第1のリンクにあるヒンジに連結されてお如、該ヒン
ジが、ウエプリンクと上記の第2のリンクとを連結して
いる上記ヒンジの側へ向つて、ブラケツトに対して不動
の支承部から離して配置されていることによつて、解決
されている。
This irregular four-bar chain support, however, resulted in incomplete weight compensation. This weight compensation can take place, for example, in the case of a piston loaded with a pressure medium, which produces a larger or smaller counterweight depending on the extent of its outward or inward pivoting of the four-bar link system. . This piston does not move when the gripper moves in and out in the horizontal direction. Therefore, if the location of the load changes, no change in supporting force occurs. The force exerted on the piston changes only during the raising and lowering of the gripper, also due to the compression or expansion of the pressure medium applied to the piston. The object of the invention is to improve the weight compensation system so that it is adapted to any localization of the load location, so that the load moment and the support moment are compensated relative to each other regardless of the change in gripper location. The goal is to According to the invention, this problem is solved in an operating device of the type mentioned at the outset, in which the weight compensation system has a pivotably supported support lever, on which two coupling levers are connected. are connected via a common hinge, and the other end of the first connection lever is connected to the hinge to which the second link is connected to the web link. the second link is supported, and the second connection lever is connected to a hinge on the first link, and the hinge is connected to the web link and the second link. This is achieved by arranging the bearing, which is immovable with respect to the bracket, away from the hinge towards the side connecting the bracket.

本発明によれば、変化する力に適合する重量補償系を提
供することができる。
According to the invention, it is possible to provide a weight compensation system that adapts to changing forces.

次に図示の実施例につき本発明を説明する。The invention will now be explained with reference to the illustrated embodiment.

第1図に示されている四節連鎖リンク系として構成され
た操作装置はアーム1を有し、このアーム1には種々異
なる方向に運動可能なグリツパ2が取付けられている。
四節連鎖リンク系自体は2つの長さの異なる長い第1及
び第2のリンク3,4、媒介節としての1つの連結リン
ク5及び所謂ウエブとしての1つのウエプリンク6から
成つている。連結リンク5はアーム1の構成部分である
。ウエプリンク6及び一方の第1のリンク3はブラケツ
ト7に対して不動の支承部cに旋回可能に支承されてい
る。ウエプリンク6の他方のヒンジdは通常の形式で高
さ調節可能に、図示されていない駆動装置に連結されて
いる。四節連鎖リンク系の4つのヒンジ点は符号A,b
,c,dで示されている。ブラケツト7はロール又はそ
の類似物上で回転する回転テーブル8に不動に結合され
てふ・り、この回転テーブル8は上記ロール等を介して
不動のテーブル上に支持されていて水平方向で360回
転することができる。重量補償は圧力空気シリンダ9に
よつて行なわれ、この圧力空気シリンダ9はブラケツト
7のヒンジ10に旋回可能に連結されていて、この圧力
空気シリンダ9のピストンロツドは重量補償系の支持レ
バー17として不規則的な四節連鎖リンク系を支持して
いる。
The operating device shown in FIG. 1, which is constructed as a four-bar chain link system, has an arm 1 on which grippers 2 are attached which are movable in different directions.
The four-bar chain link system itself consists of two long first and second links 3, 4 of different lengths, one connecting link 5 as an intermediary link, and one web link 6 as a so-called web. The connecting link 5 is a component of the arm 1. The web link 6 and one of the first links 3 are rotatably supported on a bearing c which is immovable relative to the bracket 7. The other hinge d of the web link 6 is connected in the usual manner in a height-adjustable manner to a drive, not shown. The four hinge points of the four-bar chain link system are labeled A and b.
, c, d. The bracket 7 is fixedly connected to a rotary table 8 rotating on rolls or the like, which rotary table 8 is supported on the immovable table via said rolls or the like and rotates 360 horizontally. can do. Weight compensation takes place by means of a pneumatic cylinder 9, which is pivotably connected to a hinge 10 of the bracket 7, the piston rod of which serves as a supporting lever 17 of the weight compensating system. It supports a regular four-bar chain link system.

アーム1の走入及び走出のさい支承部c(ヒンジ点)及
びヒンジdは空間的に不動にとどまつている。圧力空気
シリンダ9のピストンロツドは三角形の頂点をなすヒン
ジ14に連結された第1の連結レバー15及び第2の連
結レバー13を介して四節連鎖リンク系A,b,c,d
に連結している。
When the arm 1 moves in and out, the bearing c (hinge point) and the hinge d remain spatially stationary. The piston rod of the compressed air cylinder 9 is connected to a four-bar chain link system A, b, c, d via a first connecting lever 15 and a second connecting lever 13 connected to a hinge 14 forming the apex of a triangle.
is connected to.

第2のリンクレバー13は一方に訃いてはリンク14で
圧力空気シリンダのピストンロツドに連結されていると
共に、他方に}いては支承部cに旋回可能に支承されて
いる上記第1のリンク3の短い脚状部12のヒスジc′
に連結しており、この脚状部12は上記第1のリンク3
の剛性の構造部分であつてヒンジdに向つて、支承部c
に対して偏心的な位置にある。上記のヒンジ14は付加
的支持のため第1の連結レバー15を介して四節連鎖リ
ンク系のヒンジdに連結されている。
On the one hand, the second link lever 13 is connected by a link 14 to the piston rod of the pneumatic cylinder, and on the other hand, the first link 3 is pivotably supported in a bearing c. Histicle c' of short leg-shaped part 12
This leg-shaped portion 12 is connected to the first link 3.
A rigid structural part of the bearing part c towards the hinge d.
It is in an eccentric position relative to the The above-mentioned hinge 14 is connected via a first connecting lever 15 to a hinge d of a four-bar chain link system for additional support.

ところでこの四節連鎖リンク系が第2図に図示されてい
る走入した作業位置から、第1図に図示されている走出
した作業位置へ運動する場合、第1のリンク3とその脚
状部12とが不動に連結されていることに基いて、圧力
空気シリンダ9の先端は下向きに旋回せしめられ、これ
により、支持モーメントは荷重モーメントの変化に適合
する。圧力空気シリンダ9のヒンジ14に働く相応する
力は第3図及び第4図に詳細に示されている。
By the way, when this four-bar chain link system moves from the entered working position shown in FIG. 2 to the extended working position shown in FIG. 12, the tip of the pressurized air cylinder 9 is pivoted downwards, so that the support moment is adapted to changes in the load moment. The corresponding forces acting on the hinge 14 of the pneumatic cylinder 9 are shown in detail in FIGS. 3 and 4.

図から判るように、走入した状態(第4図)では、シリ
ンダの力F9は、第1の連結レバー15及ひ第2の連結
レバー13から発する力Fl5もしくはFl3の合力と
して、走出した状態に卦けるシリンダの力と正確に等し
い。力の関係を以下に説明する。
As can be seen from the figure, in the running state (Fig. 4), the force F9 of the cylinder is the resultant force of the force Fl5 or Fl3 generated from the first coupling lever 15 and the second coupling lever 13. exactly equal to the force in the cylinder. The relationship of forces will be explained below.

グリツパによつて保持された荷重を有する四節連鎖リン
ク系の走入及び走出のさい、ヒンジ10を中心とする圧
力空気シリンダ9もしくはシリンダ軸線の旋回による走
入状態(第2図)では、第1の連結レバー15に働く力
の、ブラケツト7の支承部cに関するモーメントは、走
出状態(第1図)の場合よりも小さい。
During the entry and exit of a four-bar chain link system with a load held by grippers, in the entry state (FIG. 2) due to the pivoting of the pressurized air cylinder 9 or the cylinder axis about the hinge 10, the The moment of the force acting on one coupling lever 15 with respect to the support c of the bracket 7 is smaller than in the running state (FIG. 1).

走入もしくは走出状態に卦ける両方の力成分Fイ5(こ
の場合15aは走出状態の力成分を、15eは走入状態
の力成分を示す)は従つて下側の短いウエプリンク6に
、それもブラケツト7の支承部cに関して、異なる大き
さの左回りのモーメントを生ぜしめる。長い方の第2の
リンク4の両ヒンジ点に関する支持力F4は、支承部c
に関して、異なる大きさの右回りのモーメントを生ぜし
める。連結レバー13及び15並びに第1のリンク3に
対する脚状部12のヒンジc′の配置及び寸法は、グリ
ツパによつて保持されている荷重を変り易い状態に訃い
て保持するために、左回り及び右回りの上記のモーメン
トが生じるように、選択されている。このことは、圧力
空気シリンダから生ぜしめられる力F9がコンスタント
であることを意味する。一般に、自由に旋回可能な長い
方の第2のリンク4に第1図及び第2図に詳細に示され
ている力F4が作用した場合、第1の連結レバー15に
作用する力について以下の式が成立する。
Both force components F i 5 in the run-in or run-out state (in this case 15a indicates the force component in the run-in state and 15e indicates the force component in the run-in state) are therefore applied to the lower short web link 6, which also produce counterclockwise moments of different magnitudes with respect to the bearing c of the bracket 7. The supporting force F4 regarding both hinge points of the longer second link 4 is
, giving rise to clockwise moments of different magnitudes. The arrangement and dimensions of the hinge c' of the leg 12 relative to the coupling levers 13 and 15 and the first link 3 are such that the load held by the gripper is held in a variable manner by the counterclockwise rotation and The above moments in the clockwise direction are selected so that they occur. This means that the force F9 produced by the pressurized air cylinder is constant. In general, when the force F4 shown in detail in FIGS. 1 and 2 is applied to the longer freely pivotable second link 4, the following force will be applied to the first coupling lever 15: The formula holds true.

第2のリンク4に作用する力F4は、第1図及−}び第
2図から判るように、方向が変らない力Fs(自重及び
荷重の力)及びFb(四節連鎖リンク系のヒンジbにか
かる力)の力の平行四辺形によつてえられ、この場合こ
の力の作用点は四節連鎖リンク系の、アーム1上の重心
点16である。
As can be seen from Figures 1 and 2, the force F4 acting on the second link 4 is a force Fs (self-weight and load force) whose direction does not change, and a force Fb (the force of the hinge of the four-bar chain link system). b), the point of application of this force is the center of gravity 16 on arm 1 of the four-bar chain link system.

第1の連結レバー15にかかる、上記の式によつてえら
れる力Fl5から、第3図及ひ第4図に示されているよ
うに、力の分解により力F9及び力Fl3がえられる。
本発明は原理的に図示の実施例に制限されるものではな
い。
From the force Fl5 on the first coupling lever 15, obtained by the above formula, the force F9 and the force Fl3 are obtained by decomposition of the force, as shown in FIGS. 3 and 4.
The invention is not limited in principle to the illustrated embodiment.

本発明は、四節連鎖リンク系の重心点に、種々異なる作
業位置に基いて種々異なる力が作用する場合に常に用い
ることができる。四節凛錆リンク系白体と重量補償系と
の間の本発明による連結レバー機構の動作により、はじ
めに既に述べたように、殊に、四節連鎖リンク系の旋回
のための所要駆動力を少なくすることができる。なお、
第1図及び第2図に図示されている操作装置における重
量補償系は、四節連鎖リンク系全体に力が対称に作用す
るようにするために、例えば複式に、それも中心平面に
関して対称に配置することができる。
The invention can be used whenever different forces act on the center of gravity of a four-bar chain link system depending on different working positions. The action of the coupling lever mechanism according to the invention between the white body of the four-bar link system and the weight compensation system, as already mentioned in the introduction, in particular reduces the required driving force for the pivoting of the four-bar link system. It can be reduced. In addition,
The weight compensation system in the actuating device illustrated in FIGS. 1 and 2 is designed, for example, in a double manner, also symmetrically with respect to the central plane, in order to ensure that the forces act symmetrically on the entire four-bar chain link system. can be placed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は走出状態における操作装置の略示側面図、第2
図は走入状態に}ける第1図の操作装置の略示側面図、
第3図は第1図の走出状態における支持力を示す図、第
4図は第2図の走入状態における支持力を示す図である
。 1・・・アーム、2・・・グリツパ、3・・・リンク、
4・・・リンク、5・・・連結リンク、6・・・ウエプ
リンク、a・・・ヒンジ、b・・・ヒンジ、c・・・支
承部、c′・・・リンク、d・・・リンク、7・・・ブ
ラケツト、8・・・回転テーブル、9・・・圧力空気シ
リンダ、10・・・ヒンジ、12・・・脚状部、13・
・・連結レバー、14・・化ンジ、15・・・連結レバ
ー、17・・・支持レバー。
Figure 1 is a schematic side view of the operating device in the running state;
The figure is a schematic side view of the operating device of FIG. 1 in the running state;
3 is a diagram showing the supporting force in the running state of FIG. 1, and FIG. 4 is a diagram showing the supporting force in the running state of FIG. 2. 1...Arm, 2...Gritzpa, 3...Link,
4... Link, 5... Connecting link, 6... Web link, a... Hinge, b... Hinge, c... Support part, c'... Link, d... Link , 7... Bracket, 8... Rotary table, 9... Pressure air cylinder, 10... Hinge, 12... Leg-shaped portion, 13...
...Connection lever, 14...Change, 15...Connection lever, 17...Support lever.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 自由端部にグリツパ2又はその類似物を備えたアー
ム1を有する操作装置であつて、該アーム1が第1及び
第2のリンク3、4、1つの連結リンク5及び1つのウ
ェブリンク6より成る四節連鎖リンク系3、4、5、6
に配置されており、かつ旋回可能な重量補償系9に支持
されており、この場合アーム1に四節連鎖リンク系3、
4、5、6の第1及び第2の2つのリンク3、4の各一
端がヒンジa及びヒンジbを介して連結されていて、上
記ヒンジa及びヒンジb間のアーム部分が四節連鎖リン
ク系の連結リンク5をなしており、かつ上記第1のリン
ク3の他端は操作装置のブラケット7に対して不動の支
承部cに旋回可能に支承されており、上記の第2のリン
ク4の他端は、ブラケット7に対して不動の支承部cを
中心にして旋回可能なウェブリング6にヒンジdを介し
て連結されており、上記ウェブリング6が重量補償系9
に作用接続している形式のものにおいて、重量補償系9
が旋回可能に支承された支持レバー17を有しており、
該支持レバー17に第1及び第2の2つの連結レバー1
3、15の各一端が1つの共通のヒンジ14を介して連
結されており、上記第1の連結レバー15の他端が、ウ
ェブリング6に上記の第2のリンク4が連結されている
上記のヒンジdに、連結されていて上記の第2のリンク
4を支持しており、かつ上記の第2の連結レバー13が
上記の第1のリンク3にあるヒンジc′に連結されてお
り、該ヒンジc′が、ウェブリンク6と上記の第2のリ
ンク4とを連結している上記ヒンジdの側へ向つて、ブ
ラケット7に対して不動の支承部cから離して配置され
ていることを特徴とする、重量補償系を有する操作装置
。 2 ウェブリング6のヒンジdの側へ向つて支承部cか
ら離して配置されているヒンジc′がブラケット7に対
して不動の支承部cに旋回可能に支承されている上記第
1のリンク3の短い脚状部12に配置されている特許請
求の範囲第1項記載の操作装置。 3 上記第1の連結レバー15によつて支持された第2
のリンク4が四節連鎖リンク系のグリツパ2側にある特
許請求の範囲第1項又は第2項記載の操作装置。 4 支持レバー17が旋回可能に支承された圧力空気シ
リンダ9内に支持されている特許請求の範囲第1項記載
の操作装置。
Claims: 1. An operating device comprising an arm 1 with a gripper 2 or the like at its free end, which arm 1 connects first and second links 3, 4 and one connecting link 5. and a four-bar chain link system 3, 4, 5, 6 consisting of one web link 6
and is supported by a pivotable weight compensation system 9, in which case the arm 1 is provided with a four-bar chain link system 3,
One end of each of the first and second two links 3 and 4 of 4, 5, and 6 are connected via a hinge a and a hinge b, and the arm portion between the hinge a and hinge b is a four-bar chain link. The other end of the first link 3 is rotatably supported by a support c that is immovable with respect to the bracket 7 of the operating device, and the second link 4 The other end is connected via a hinge d to a web ring 6 that is rotatable about a support c that is immovable with respect to the bracket 7, and the web ring 6 is connected to a weight compensation system 9.
Weight compensation system 9
has a pivotably supported support lever 17;
Two connecting levers 1, a first and a second, are attached to the support lever 17.
3 and 15 are connected via one common hinge 14, and the other end of the first connecting lever 15 is connected to the web ring 6 to which the second link 4 is connected. is connected to the hinge d of and supports the second link 4, and the second connection lever 13 is connected to the hinge c' of the first link 3, The hinge c' is located away from the support c, which is immovable with respect to the bracket 7, toward the side of the hinge d connecting the web link 6 and the second link 4. An operating device having a weight compensation system, characterized by: 2. The first link 3 in which the hinge c', which is disposed away from the support c toward the hinge d of the web ring 6, is pivotably supported on the support c, which is immovable with respect to the bracket 7. The operating device according to claim 1, wherein the operating device is arranged on the short leg-like portions 12 of the operating device. 3 The second connection lever 15 supported by the first connection lever 15
3. The operating device according to claim 1, wherein the link 4 is on the gripper 2 side of the four-bar chain link system. 4. The operating device according to claim 1, wherein the support lever 17 is supported in a pivotably supported pressurized air cylinder 9.
JP54120925A 1978-09-22 1979-09-21 Operating device with weight compensation system Expired JPS5932279B2 (en)

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ES (1) ES484346A0 (en)
FR (1) FR2436656A1 (en)
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IT (1) IT1123241B (en)
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